¿A qué se refiere la modulación de amplitud en cuadratura (QAM)?

Modulación de amplitud en cuadratura (QAM) es el nombre de una serie de métodos de modulación digital y métodos de modulación analógica relacionados que se utilizan ampliamente para transmitir información en las telecomunicaciones modernas. Utiliza el esquema de modulación digital Amplitude Shift Keying (ASK) o el esquema de modulación analógica Amplitude Modulation (AM) para transmitir dos señales de mensajes analógicos o dos flujos de bits digitales cambiando (modulando) la amplitud de dos portadoras. Dos portadoras de la misma frecuencia están desfasadas 90 ° entre sí. Esta condición se llama cuadratura. La señal transmitida se genera agregando dos ondas portadoras, tiene una cierta amplitud resultante de la suma de ambas señales y una fase que a su vez depende de la suma de las señales. Este método ayuda a duplicar su ancho de banda efectivo. QAM también se utiliza con AM de pulso (PAM) en sistemas digitales como aplicaciones inalámbricas.

Si se ajusta la amplitud de una de las señales, esto afecta tanto a la fase como a la amplitud de la señal general, tendiendo la fase hacia la de la señal con mayor contenido de amplitud. En el receptor, debido a su ortogonalidad, las dos ondas pueden separarse coherentemente (demodularse). Otra característica clave es que la modulación es una forma de onda de baja frecuencia / ancho de banda bajo en comparación con la frecuencia de la portadora. Esto se denomina supuesto de banda estrecha.La modulación de fase (PM analógica) y la modulación por desplazamiento de fase (PSK digital) pueden verse como un caso especial de QAM, donde la amplitud de la señal transmitida es una constante, pero su fase está cambiando. Esto también puede extenderse a la modulación de frecuencia (FM) y la modulación por desplazamiento de frecuencia (FSK), ya que pueden considerarse casos especiales de modulación de fase.

Ahora que sabemos que el transmisor de mensajes digital se puede modular al portador de RF mediante QPSK y BPSK¿Por qué no podríamos combinar entonces para obtener más información digital en la onda sinusoidal? Eso viene QAM, que es la abreviatura de QPSK & AM. En teoría, QAM se puede modular con un desplazamiento de fase más pequeño. Hay más de dos posibles amplitudes para completar cada onda sinusoidal con más información. Por lo general, la aplicación se limita al cable, porque el ruido se ha atenuado en gran medida. Básicamente, QAM permite que las señales analógicas transmitan información digital de manera efectiva. También proporciona un medio para que los operadores transmitan más bits en el mismo período de tiempo, aumentando efectivamente el ancho de banda.

¿Cuáles son las ventajas y desventajas de usar QAM?

El uso eficiente del ancho de banda es el principal beneficio de las desviaciones de modulación QAM. Esto se debe al hecho de que QAM simboliza una mayor cantidad de bits por portadora. Por ejemplo, 256-QAM mapea 8 bits por portadora y 16-QAM mapea 4 bits por portadora. Las desventajas son que el proceso de modulación QAM es más prensil al ruido. Esto se debe a que los estados de transmisión son muy cercanos, lo que requiere un nivel de ruido más bajo. para mover la señal de un punto a otro.

La modulación de amplitud en cuadratura se puede utilizar con una variedad de formatos diferentes:

8QAM, 16QAM, 64QAM, 128QAM, 256QAM

Conocimientos básicos del modulador QAM

El modulador QAM sigue esencialmente la idea que se puede ver en la teoría básica de QAM, donde hay dos señales portadoras y el cambio de fase entre ellas es de 90 °. Luego se modulan en amplitud con dos flujos de datos llamados I o flujos de datos en fase y Q o en cuadratura. Estos se generan en el área de procesamiento de banda base. Un modulador QAM funciona como un traductor, lo que ayuda a traducir paquetes digitales en una señal analógica para transferir datos sin problemas.

Las dos señales sintetizadas se suman y luego se procesan según sea necesario en la cadena de señales de RF. Por lo general, se convierten en frecuencia a la frecuencia final deseada y se amplifican según sea necesario.

Vale la pena señalar que a medida que cambia la amplitud de la señal, cualquier amplificador de RF debe ser lineal para mantener la integridad de la señal. Cualquier falta de linealidad cambiará el nivel relativo de la señal y cambiará la diferencia de fase, distorsionando así la señal e introduciendo la posibilidad de errores de datos.

Conceptos básicos del demodulador QAM

El demodulador QAM es muy inverso al modulador QAM. Las señales ingresan al sistema, se dividen y cada lado se aplica a un mezclador. Una mitad tiene aplicado el oscilador local en fase y la otra mitad tiene aplicada la señal del oscilador en cuadratura.

El modulador básico supone que las dos señales en cuadratura permanecen exactamente en cuadratura.Un requisito adicional es derivar una señal de oscilador local para la demodulación que esté exactamente en la frecuencia requerida para la señal. Cualquier desplazamiento de frecuencia será un cambio en la fase de la señal del oscilador local con respecto a los dos constituyentes portadores suprimidos de banda lateral doble de la señal general.

El sistema incluye circuitos para la recuperación de la portadora, generalmente bucles de bloqueo de fase, algunos incluso tienen bucles internos y externos. Es importante recuperar la fase de la portadora, de lo contrario, la tasa de error de bits de los datos se verá afectada.

El circuito que se muestra arriba muestra circuitos moduladores y demoduladores IQ QAM comunes usados ​​en una gran cantidad de campos diferentes. Estos circuitos no solo están hechos de componentes discretos, sino que se usan más comúnmente en circuitos integrados que pueden proporcionar una gran cantidad de funciones.

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